Skandeerelektronmikroskoop is gebruik om die moegheidsfraktuur waar te neem en die fraktuurmeganisme te analiseer; terselfdertyd is spinbuigmoegheidstoets op die ontkolde monsters by verskillende temperature uitgevoer om die vermoeidheidslewe van die toetsstaal met en sonder ontkoling te vergelyk, en om die effek van ontkoling op die vermoeiingsprestasie van die toetsstaal te analiseer. Die resultate toon dat, as gevolg van die gelyktydige bestaan van oksidasie en ontkoling in die verhittingsproses, die interaksie tussen die twee, wat lei tot die dikte van die volledig ontkolde laag met die groei van die temperatuur 'n neiging toon van toenemende en dan afname, die die dikte van die volledig ontkolde laag bereik 'n maksimum waarde van 120 μm by 750 ℃, en die dikte van die volledig ontkolde laag bereik 'n minimum waarde van 20 μm by 850 ℃, en die moegheidsgrens van die toetsstaal is ongeveer 760 MPa, en die bron van moegheid krake in die toets staal is hoofsaaklik Al2O3 nie-metaal insluitings; ontkolingsgedrag verminder die moegheidslewe van die toetsstaal aansienlik, wat die vermoeiingsprestasie van die toetsstaal beïnvloed, hoe dikker die ontkolingslaag, hoe laer is die moegheidslewe. Om die impak van ontkolingslaag op die vermoeiingsprestasie van die toetsstaal te verminder, moet die optimale hittebehandelingstemperatuur van die toetsstaal op 850 ℃ gestel word.
Toerusting is 'n belangrike komponent van motorAs gevolg van die werking teen 'n hoë spoed, moet die ineenskakelende deel van die ratoppervlak hoë sterkte en skuurweerstand hê, en die tandwortel moet goeie buigmoegheidsprestasie hê as gevolg van die konstante herhaalde las, om krake wat lei tot materiaal te vermy breuk. Navorsing toon dat ontkoling 'n belangrike faktor is wat die draaibuigmoegheidsprestasie van metaalmateriale beïnvloed, en spinbuigmoegheidsprestasie is 'n belangrike aanduiding van produkkwaliteit, daarom is dit nodig om die ontkolingsgedrag en spinbuigmoegheidsprestasie van die toetsmateriaal te bestudeer.
In hierdie vraestel, die hitte behandeling oond op die 20CrMnTi rat staal oppervlak decarburization toets, analiseer verskillende verwarming temperature op die toets staal decarburization laag diepte van die veranderende wet; gebruik QBWP-6000J eenvoudige balk moegheid toets masjien op die toets staal roterende buig moegheid toets, bepaling van toets staal moegheid prestasie, en terselfdertyd om die impak van ontkoling op die moegheid prestasie van die toets staal te ontleed vir die werklike produksie om te verbeter die produksieproses, verbeter die kwaliteit van produkte en verskaf 'n redelike verwysing. Die toets staal moegheid prestasie word bepaal deur die spin buig moegheid toets masjien.
1. Toets materiale en metodes
Toets materiaal vir 'n eenheid om 20CrMnTi ratstaal te verskaf, die belangrikste chemiese samestelling soos getoon in Tabel 1. Ontkolingstoets: die toetsmateriaal word verwerk in Ф8 mm × 12 mm silindriese monster, die oppervlak moet helder wees sonder vlekke. Hittebehandelingsoond is verhit tot 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1 000 ℃, 1 000 ℃, en dan in die kamer 1 uur gehou en die lug in die kamer gehou. Na hitte behandeling van die monster deur die opstel, slyp en poleer, met 4% van die salpetersuur alkohol oplossing erosie, die gebruik van metallurgiese mikroskopie om die toets staal ontkoling laag waar te neem, die meet van die diepte van decarburization laag by verskillende temperature. Spin buig moegheid toets: die toets materiaal volgens die vereistes van die verwerking van twee groepe van spin buig moegheid monsters, die eerste groep nie uit te voer decarburization toets, die tweede groep van decarburization toets by verskillende temperature. Met behulp van die spin-buig-moegheidstoetsmasjien, die twee groepe toetsstaal vir spin-buig-moegheidstoetsing, bepaling van die moegheidsgrens van die twee groepe toetsstaal, vergelyking van die moegheidslewe van die twee groepe toetsstaal, die gebruik van skandering elektronmikroskoop moegheid fraktuur waarneming, analiseer die redes vir die fraktuur van die monster, om die effek van ontkoling van die moegheid eienskappe van die toets staal te verken.
Tabel 1 Chemiese samestelling (massafraksie) van toetsstaal gew.%
Effek van verhittingstemperatuur op ontkoling
Die morfologie van ontkoling organisasie onder verskillende verwarming temperature word getoon in Fig. 1. Soos gesien kan word uit die figuur, wanneer die temperatuur is 675 ℃, die monster oppervlak nie verskyn ontkoling laag; wanneer die temperatuur tot 700 ℃ styg, het die monsteroppervlakontkolingslaag begin verskyn, vir die dun ferrietontkolingslaag; met die temperatuur wat tot 725 ℃ styg, het die dikte van die ontkolingslaag van die monsteroppervlak aansienlik toegeneem; 750 ℃ ontkoling laag dikte bereik sy maksimum waarde, op hierdie tyd, die ferriet graan is meer duidelik, growwe; wanneer die temperatuur tot 800 ℃ styg, het die dikte van die ontkolingslaag aansienlik begin afneem, die dikte daarvan het tot die helfte van die 750 ℃ gedaal; wanneer die temperatuur aanhou styg tot 850 ℃ en die dikte van ontkoling word in Fig. 1 getoon. 800 ℃, die volle ontkoling laag dikte begin aansienlik verminder, sy dikte het gedaal tot 750 ℃ wanneer die helfte; wanneer die temperatuur aanhou styg tot 850 ℃ en hoër, die toets staal volle ontkoling laag dikte gaan voort om af te neem, half ontkoling laag dikte begin geleidelik toeneem totdat die volle ontkoling laag morfologie al verdwyn, half ontkoling laag morfologie geleidelik duidelik. Dit kan gesien word dat die dikte van die volledig ontkolde laag met die toename in temperatuur eers verhoog en dan verminder is, die rede vir hierdie verskynsel is as gevolg van die monster in die verhittingsproses terselfdertyd die oksidasie- en ontkolingsgedrag, slegs wanneer die decarburization tempo is vinniger as die spoed van oksidasie sal verskyn ontkoling verskynsel. Aan die begin van verhitting neem die dikte van die volledig ontkolde laag geleidelik toe met die toename in temperatuur totdat die dikte van die volledig ontkolde laag die maksimum waarde bereik, op hierdie tydstip om voort te gaan om die temperatuur te verhoog, is die monster oksidasietempo vinniger as die ontkolingstempo, wat die toename van die volledig ontkolde laag inhibeer, wat 'n afwaartse neiging tot gevolg het. Dit kan gesien word dat, binne die omvang van 675 ～950 ℃, die waarde van die dikte van die volledig ontkolde laag by 750 ℃ die grootste is, en die waarde van die dikte van die volledig ontkolde laag by 850 ℃ is die kleinste, daarom word aanbeveel dat die verhittingstemperatuur van die toetsstaal 850 ℃ is.
Fig.1 Histomorfologie van ontkolde laag toetsstaal wat vir 1 uur by verskillende verhittingstemperature gehou word
In vergelyking met die semi-ontkolde laag, het die dikte van die volledig ontkolde laag 'n meer ernstige negatiewe impak op die materiaal eienskappe, dit sal die meganiese eienskappe van die materiaal aansienlik verminder, soos die vermindering van die sterkte, hardheid, slytasieweerstand en moegheidslimiet , ens., En verhoog ook die sensitiwiteit vir krake, wat die kwaliteit van sweiswerk en so aan beïnvloed. Daarom is die beheer van die dikte van die volledig ontkolde laag van groot belang om produkprestasie te verbeter. Figuur 2 toon die variasiekurwe van die dikte van die volledig ontkoolde laag met temperatuur, wat die variasie van die dikte van die volledig ontkolde laag duideliker toon. Dit kan uit die figuur gesien word dat die dikte van die volledig ontkolde laag slegs ongeveer 34μm by 700 ℃ is; met die temperatuur wat tot 725 ℃ styg, neem die dikte van die volledig ontkolde laag aansienlik toe tot 86 μm, wat meer as twee keer die dikte van die volledig ontkolde laag by 700 ℃ is; wanneer die temperatuur tot 750 ℃ verhoog word, die dikte van die volledig ontkolde laag Wanneer die temperatuur tot 750 ℃ styg, bereik die dikte van die volledig ontkolde laag die maksimum waarde van 120 μm; soos die temperatuur aanhou styg, begin die dikte van die volledig ontkolde laag skerp afneem, tot 70 μm by 800 ℃, en dan tot die minimum waarde van ongeveer 20 μm by 850 ℃.
Fig.2 Dikte van volledig ontkolde laag by verskillende temperature
Effek van ontkoling op moegheidsprestasie in spinbuiging
Om die effek van ontkoling op die vermoeiingseienskappe van veerstaal te bestudeer, is twee groepe draaibuig-moegheidstoetse uitgevoer, die eerste groep was moegheidstoetsing direk sonder ontkoling, en die tweede groep was moegheidstoetsing na ontkoling by dieselfde spanning vlak (810 MPa), en die ontkolingsproses is vir 1 uur op 700-850 ℃ gehou. Die eerste groep monsters word in Tabel 2 getoon, wat die uitputtingslewe van die veerstaal is.
Die moegheidslewe van die eerste groep monsters word in Tabel 2 getoon. Soos uit Tabel 2 gesien kan word, is die toetsstaal sonder ontkoling slegs aan 107 siklusse by 810 MPa onderwerp, en geen breuk het voorgekom nie; toe die spanningsvlak 830 MPa oorskry het, het sommige van die monsters begin breek; toe die spanningsvlak 850 MPa oorskry het, was die moegheidmonsters almal gebreek.
Tabel 2 Moegheidslewe onder verskillende stresvlakke (sonder ontkoling)
Om die moegheidslimiet te bepaal, word die groepmetode gebruik om die moegheidslimiet van die toetsstaal te bepaal, en na statistiese ontleding van die data is die moegheidslimiet van die toetsstaal ongeveer 760 MPa; om die vermoeiingslewe van die toetsstaal onder verskillende spannings te karakteriseer, word die SN-kromme geplot, soos in Figuur 3 getoon. Soos uit Figuur 3 gesien kan word, stem verskillende spanningsvlakke ooreen met verskillende vermoeiingslewe, wanneer die vermoeiingslewe van 7 , wat ooreenstem met die aantal siklusse vir 107, wat beteken dat die monster onder hierdie toestande deur die toestand is, kan die ooreenstemmende spanningswaarde benader word as die moegheidssterktewaarde, dit wil sê 760 MPa. Dit kan gesien word dat die S - N kurwe belangrik is vir die bepaling van die vermoeidheidslewe van die materiaal het 'n belangrike verwysingswaarde.
Figuur 3 SN kurwe van eksperimentele staal roterende buig moegheid toets
Die vermoeidheidslewe van die tweede groep monsters word in Tabel 3 getoon. Soos uit Tabel 3 gesien kan word, nadat die toetsstaal by verskillende temperature ontkol is, is die aantal siklusse natuurlik verminder, en hulle is meer as 107, en almal die moegheidmonsters is gebreek, en die moegheidslewe word aansienlik verminder. Gekombineer met die bogenoemde ontkool laag dikte met die temperatuur verandering kurwe kan gesien word, 750 ℃ ontkool laag dikte is die grootste, wat ooreenstem met die laagste waarde van moegheid lewe. 850 ℃ ontkoolde laag dikte is die kleinste, wat ooreenstem met die moegheid lewe waarde is relatief hoog. Dit kan gesien word dat die ontkolingsgedrag die vermoeiingsprestasie van die materiaal aansienlik verminder, en hoe dikker die ontkolde laag, hoe laer is die vermoeidheidslewe.
Tabel 3 Moegheidslewe by verskillende ontkolingstemperature (560 MPa)
Die moegheidsfraktuurmorfologie van die monster is waargeneem deur 'n skandeerelektronmikroskoop, soos getoon in Fig. 4. Figuur 4(a) vir die kraakbronarea, die figuur kan duidelike moegheidsboog gesien word, volgens die moegheidsboog om die bron te vind van moegheid, kan gesien word, die kraak bron vir die "vis-oog" nie-metaal insluitings, insluitings by die maklik om te veroorsaak stres konsentrasie, wat lei tot moegheid krake; Fig. 4(b) vir die kraak uitbreiding area morfologie, kan gesien word duidelike moegheid strepe, was rivier-agtige verspreiding, behoort aan kwasi-dissosiatiewe fraktuur, met krake uit te brei, uiteindelik lei tot fraktuur. Figuur 4(b) toon die morfologie van kraakuitbreidingsarea, duidelike moegheidsstrepe kan gesien word, in die vorm van rivieragtige verspreiding, wat tot kwasi-dissosiatiewe breuk behoort, en met die voortdurende uitbreiding van die krake, wat uiteindelik lei tot breuk .
Moegheidsfraktuuranalise
Fig.4 SEM-morfologie van moegheidsbreukoppervlak van eksperimentele staal
Ten einde die tipe insluitings in Fig. 4 te bepaal, is energiespektrumsamestelling-analise uitgevoer, en die resultate word in Fig. 5 getoon. Daar kan gesien word dat die nie-metaal-insluitings hoofsaaklik Al2O3-insluitings is, wat aandui dat die insluitings is die hoofbron van krake wat veroorsaak word deur insluitings wat krake.
Figuur 5 Energiespektroskopie van nie-metaalinsluitings
Sluit af
(1) Deur die verhittingstemperatuur op 850 ℃ te plaas, sal die dikte van die ontkolde laag tot die minimum beperk word om die effek op die vermoeiingsprestasie te verminder.
(2) Die moegheidslimiet van die toetsstaalspinbuiging is 760 MPa.
(3) Die toets staal krake in nie-metaal insluitings, hoofsaaklik Al2O3 mengsel.
(4) ontkoling ernstig verminder die moegheid lewe van die toets staal, hoe dikker die decarburization laag, hoe laer die moegheid lewe.
Pos tyd: Jun-21-2024
